【摘 要】
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目的:近年来生物材料发展日新月异,其中以声、光、电、磁等物理手段驱动的温度响应型生物材料具有极高的研究热度与应用前景。这其中以镍钛形状记忆合金（Ni Ti-SMA）为代表的温度响应记忆金属因其优异的形状记忆和超弹性,作为一种智能金属已经广泛用于不同的医学领域。然而,Ni Ti-SMA器件这类温度响应智能材料在体内由温度驱动稳定工作的同时会不可避免地对周围组织造成明显的热损伤,这使得由Ni Ti-S
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目的:近年来生物材料发展日新月异,其中以声、光、电、磁等物理手段驱动的温度响应型生物材料具有极高的研究热度与应用前景。这其中以镍钛形状记忆合金（Ni Ti-SMA）为代表的温度响应记忆金属因其优异的形状记忆和超弹性,作为一种智能金属已经广泛用于不同的医学领域。然而,Ni Ti-SMA器件这类温度响应智能材料在体内由温度驱动稳定工作的同时会不可避免地对周围组织造成明显的热损伤,这使得由Ni Ti-SMA器件组成的智能结构在体内的应用受到很大的限制。因此本研究开发了一种可以大大减少Ni Ti-SMA这类温度响应记忆金属材料带来的热损伤,同时兼顾防止有害金属离子释放与抗菌作用的多功能复合隔热薄膜。方法:制备了以聚乳酸（Poly lactic acid,PLA）为主体限制导热的多功能银纳米粒子（Silver nanoparticles,Ag NPs）/PLA/Al2O3多功能复合膜（APA）。先是以硝酸银和乙二醇为原料合成了不同粒径的Ag NPs,并与PLA通过超声搅拌复合制得含有不同粒径不同浓度的Ag NPs/PLA多功能复合膜并命名为PLA@Ag多功能复合膜,通过微弧氧化（Micro-arc oxidation,MAO）的方法制备Al2O3多孔基底层并与PLA@Ag复合膜共同组成APA多功能复合膜。用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和傅立叶变换红外光谱对APA多功能复合膜的形貌和表征进行了分析。随后使用比浊法测定细菌浓度,涂板法以及活死细菌染色法探讨了含有不同粒径不同浓度Ag NPs的APA多功能复合膜的抗菌活性与隔热能力,通过测定APA多功能复合膜的银离子释放率,导热率与红外光谱反射率等方法进一步探讨了APA多功能复合膜产生作用的原理。最后选用大鼠成纤维细胞L929通过与APA多功能复合膜共培养,采用MTT法检测细胞毒性,使用荧光染色后用荧光显微镜对细胞在膜表面生长情况与形貌对APA多功能复合膜的生物相容性进行了检测。通过将APA多功能复合膜的Ni Ti-SMA与不含APA多功能复合膜的Ni Ti-SMA同时植入动物体内,采用体内测温和免疫组化等方法对其实际作用效果进行了验证。结果:成功制备了含有不同粒径、不同浓度Ag NPs的APA多功能复合膜。MAO制备的Al2O3层与Ni Ti-SMA结合紧密,形成多孔表面,使PLA和Ag NPs层与Ni Ti-SMA牢固结合,减少镍离子在Ni Ti-SMA中的释放。Ag NPs赋予APA多功能复合膜优异的抗菌活性,有效地抑制了金黄色葡萄球菌的生长。另外,Ag NPs紧密锚定在PLA表面,具有较高的红外反射率,结合PLA与Al2O3较低的导热系数,使得APA多功能复合膜具有良好的隔热性能。同时我们发现APA多功能复合膜的抗菌能力随着温度的升高快速升高,高于单纯的银离子抗菌与高温抗菌相加的抗菌效果,实现了一加一大于二的巨大提升。APA多功能复合膜具有良好的生物相容性,并能够减少镍钛合金中有害物质镍离子的释放。结论:本研究成功制备了APA多功能复合膜,并探究出最佳的Ag NPs使用比例,使其具有良好的隔热性能、良好的抗菌活性和良好的生物相容性,为以Ni Ti-SMA为代表的温度响应记忆金属的应用提供了更广阔的前景。
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